[發(fā)明專利]二次硬化齒輪鋼有效
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 200880104534.1 | 申請(qǐng)日： | 2008-08-22 |
| 公開（公告）號(hào)： | CN101784681A | 公開（公告）日： | 2010-07-21 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 詹姆斯·A·懷特;賈森·塞巴斯蒂安 | 申請(qǐng)（專利權(quán)）人： | 奎斯泰克創(chuàng)新公司 |
| 主分類號(hào)： | C21D6/02 | 分類號(hào)： | C21D6/02;C21D9/32;C22C38/44;C22C38/52;C21D6/00 |
| 代理公司： | 廣州華進(jìn)聯(lián)合專利商標(biāo)代理有限公司 44224 | 代理人： | 曾旻輝 |
| 地址： | 美國(guó)伊*** | 國(guó)省代碼： | 美國(guó);US |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 二次 硬化 齒輪 | ||
對(duì)相關(guān)專利申請(qǐng)的交叉引用
本國(guó)際申請(qǐng)要求以下申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)：申請(qǐng)日為2007年8月22日、申請(qǐng)?zhí)枮?0/957,307 的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)，以及申請(qǐng)日為2008年8月20日、申請(qǐng)?zhí)枮?2/194,964的美國(guó)專利 申請(qǐng)。這兩份專利申請(qǐng)均通過引用結(jié)合到本申請(qǐng)中。
政府利益
與本發(fā)明主題有關(guān)的研究活動(dòng)至少部分受到美國(guó)政府、海軍空戰(zhàn)中心第 N68335-06-C-0339號(hào)合同的資助，因此受到美國(guó)許可權(quán)和其它權(quán)利的制約。
技術(shù)領(lǐng)域和背景技術(shù)
本發(fā)明主要涉及高性能滲碳齒輪鋼，由于表面硬度和鋼芯韌性的獨(dú)特、有益的結(jié)合， 這種齒輪鋼能夠提高旋翼機(jī)的動(dòng)力傳輸性能。美國(guó)海軍估計(jì)，如果齒輪耐久性提高20％， 每年就可為國(guó)防后勤局節(jié)省一千七百萬美元。不過，旋翼機(jī)工業(yè)超過二十年沒有采用新的 齒輪鋼，而是著重于表面處理的優(yōu)化如激光噴丸、超精加工和定向鍛造。這些處理在提高 耐久性方面的作用漸漸變小。本發(fā)明提供對(duì)處理方法改善進(jìn)行補(bǔ)充的技術(shù)方案，本發(fā)明使 那些能夠在更高操作溫度下傳送更大動(dòng)力的高性能齒輪尺寸更小、重量更輕。
滲碳鋼X53(美國(guó)專利4,157,258)是旋翼機(jī)傳動(dòng)裝置現(xiàn)在所用的材料。與X53號(hào)鋼相 比，本發(fā)明著重于提高表面強(qiáng)度和鋼芯斷裂韌性，并將熱穩(wěn)定性提高至450℃，以便提供 高溫劇增中的熱硬度。
美國(guó)專利6,464,801也公開了表面硬化鋼。但是專利6,464,801中的實(shí)施例A1顯示出 有限的表面硬度，即洛氏硬度C級(jí)(HRC)值為60-62。專利6,464,801中的另一實(shí)施例中， 鋼C3顯示出更大的表面硬度即HRC值為69，但是鋼芯缺乏韌性。用作齒輪時(shí)，鋼芯的斷 裂韌性必須超過50ksi√in。因此，需要開發(fā)HRC表面硬度至少約62～64、可用鋼芯韌性超 過50ksi√in的滲碳齒輪鋼。
發(fā)明內(nèi)容
簡(jiǎn)單地說，本發(fā)明包括特別用于旋翼機(jī)傳動(dòng)裝置的高性能齒輪鋼。這種鋼與常規(guī)滲碳 齒輪鋼相比具有更高的表面硬度和鋼芯斷裂韌性。這種鋼具有合理的碳化物溶線溫度，該 溶線溫度反過來能夠使氣體或真空滲碳反應(yīng)得以發(fā)生。在固溶熱處理溫度下進(jìn)行氣體淬火 后，所述鋼變成主要為板條馬氏體的基體。在回火時(shí)，最佳強(qiáng)化彌散的二次碳化物M2C析 出，其中M為鉬、鉻、鎢和/或釩。所述鋼的高的回火溫度使得與常規(guī)齒輪鋼如X53或9310 相比，用其制成的傳動(dòng)部件具有更高的工作溫度。
為了實(shí)現(xiàn)高的鋼芯韌性，仔細(xì)地平衡基體的組成，以確保韌-脆轉(zhuǎn)變低于室溫。這種設(shè) 計(jì)的組成也有效地限制了用于使變脆的拓?fù)涿芏?Topologically-Close-Packed，TCP)金 屬間相(如σ和μ)沉淀的熱力學(xué)驅(qū)動(dòng)力。本發(fā)明的鋼的韌性還通過顆粒釘扎(Grain-pinning) 晶粒的細(xì)分散體分布狀態(tài)得以提高，所述顆粒釘扎晶粒在滲碳和固溶熱處理周期中是穩(wěn)定 的。所述顆粒釘扎晶粒為MC碳化物，其中M＝Ti、Nb、Zr、V，優(yōu)選為Ti，所述晶粒在 均質(zhì)化過程中溶解，然后在鍛造過程中析出。
表I
本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例中的鋼如上表中的C64。由于含有W，這種鋼與美國(guó)專利6,464,801 披露的那些鋼(即A1、C2和C3)不同。含有W使得M2C驅(qū)動(dòng)力增大(與含有Cr或 Mo類似)，并唯一地限制了用于不受歡迎的TCP相的沉淀的熱力學(xué)驅(qū)動(dòng)力。其中，Mo和 Cr優(yōu)先提高σ相而不是μ相，W則提供與之相反的效果。因此，通過添加W，用于σ相 和μ相的總驅(qū)動(dòng)力得以平衡，避免了任一TCP相的析出。
合金C69B是一個(gè)相反的例子。雖然合金C69B也包含W并成功地避免了TCP相的析 出，但是基體中Ni的含量不足，使得韌-脆轉(zhuǎn)變溫度高于室溫。因此本發(fā)明實(shí)施例的合金 中Ni的含量較高，以使韌-脆轉(zhuǎn)變溫度高于室溫，同時(shí)使用于M2C的驅(qū)動(dòng)力最大，從而使 本發(fā)明的鋼與任何已知的二次硬化鋼相比，在可用韌性下具有最高的表面硬度。
由于高的表面硬度、好的鋼芯韌性，以及高溫性能，本發(fā)明的鋼被認(rèn)為特別適合制造 直升機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的齒輪。本發(fā)明的鋼的其它用途包括車輛的傳動(dòng)裝置和裝甲。關(guān)于前面例 舉的鋼的組成，所述合金的組成優(yōu)選為可以在平均值的正負(fù)百分之五范圍內(nèi)變化。
附圖說明
下面參考以下附圖，對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)描述：
圖1為系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖，該圖描繪了本發(fā)明合金的理想層次微觀結(jié)構(gòu)、必需的處理和特性 目標(biāo)之間的交互作用；
該專利技術(shù)資料僅供研究查看技術(shù)是否侵權(quán)等信息，商用須獲得專利權(quán)人授權(quán)。該專利全部權(quán)利屬于奎斯泰克創(chuàng)新公司，未經(jīng)奎斯泰克創(chuàng)新公司許可，擅自商用是侵權(quán)行為。如果您想購(gòu)買此專利、獲得商業(yè)授權(quán)和技術(shù)合作，請(qǐng)聯(lián)系【客服】
本文鏈接：http://www.szxzyx.cn/pat/books/200880104534.1/2.html，轉(zhuǎn)載請(qǐng)聲明來源鉆瓜專利網(wǎng)。
